ISSN 0021-3454 (печатная версия)
ISSN 2500-0381 (онлайн версия)
Меню
Аннотации номера

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

689
Рассматривается метод управления сближением космического аппарата (КА) с орбитальным объектом (ОО). Учитывается динамика углового движения КА, на корпусе которого жестко закреплена двигательная установка (ДУ). Текущее управляющее воздействие рассчитывается с учетом влияния нецентрального поля тяготения, кусочно интервальной работы ДУ и ограничения на запас характеристической скорости КА. Для расчетов управляющего воздействия используются эквивалентные компланарные параметры движения КА, значения которых прогнозируются на момент прохождения противоположной точки линии апсид. Моделирование подтверждает работоспособность алгоритмов, разработанных по предложенному методу.
697
Полоса пропускания является одной из основных характеристик акселерометров, что обусловливает актуальность разработки новых методов ее увеличения. Предложен способ увеличения полосы пропускания и повышения резонансной частоты чувствительного элемента акселерометра за счет применения нелинейного автоколебательного закона управления движением чувствительного элемента. Оценка полосы пропускания производится на основе компьютерного моделирования амплитудно-частотных характеристик одиннадцати вариантов конструкций датчиков линейного ускорения, из которых три работают в режиме вынужденных колебаний, а восемь — в режиме автоколебаний. При моделировании используются релейный двух- и трехточечный с гистерезисом законы управления. Для рассмотренных конструкций посредством перехода с линейного контура управления на нелинейный удалось расширить полосу пропускания до восьми раз за счет повышения частоты колебаний без изменения механических параметров чувствительного элемента.
ТРАЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ ТВЕРДОГО ТЕЛА В ПРОСТРАНСТВЕ Цзянь В. ., Капитанюк Ю. А., Чепинский С. А., Холунин С. А., Хвостов Д. А., Краснов А. Ю., Ифань Ч. ., Хуэйминь Л. .
704
Рассматривается процедура синтеза алгоритма траекторного управления движением твердого тела вдоль заданной в неявном виде пространственной траектории с заданной скоростью. Математическое описание объекта управления представлено динамической моделью с однонаправленной тягой. Предложена процедура синтеза законов траекторного управления, решающих задачу следования неявно заданной пространственной траектории. Работоспособность синтезированных законов управления подтверждена результатами моделирования. Предложенные законы могут быть полезны при разработке систем траекторного управления движением мобильных роботов (подводных или воздушных) в пространстве.

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

712
Выполнен анализ синтеза сигналов с применением семейства b-сплайнвейвлетов и вейвлетов Морли на основе комплекснозначных матриц с особой формой автокорреляционной функции. Исследованы границы применимости метода синтеза широкополосных сигналов с применением вейвлет-функций. Сформулированы условия выбора вейвлетов, пригодных для синтеза широкополосных сигналов на основе комплекснозначных матриц. Произведен статистический отбор вейвлетов, на основе которых сигналы обеспечивают наилучшую форму автокорреляционной функции. Сформулированы критерии и параметры формирования вейвлетов для синтеза широкополосных сигналов. Доказаны возможность применения семейства b-сплайн и вейвлетов Морли при необходимости эффективного контроля спектра широкополосного сигнала и нецелесообразность применения вейвлетов, из-за существенной неравномерности распределения энергии сигнала, для синтеза пошдумовых широкополосных сигналов при неизменном используемом ресурсе частота-время.
ПРИМЕНЕНИЕ ФОРМУЛЫ АЛФРЕЯ В ТЕОРИИ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ Смагин В. А., Карабельников И. А., Петрова И. С.
721
Предложено приближенно получать численные значения функций, изображения которых представлены сложными преобразованиями Лапласа, с помощью формулы Т. Алфрея. Данная формула была получена при изучении механических свойств высокополимеров, она основана на способе фильтрации дельтафункцией подынтегрального выражения преобразования Лапласа. В качестве примера приведено решение интегрального уравнения с временной избыточностью для определения вероятности выполнения задания системой. Попытки повысить точность обратного преобразования с применением математического аппарата Хаара или Уиддера не увенчались успехом.

ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ И НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

728
Численно и экспериментально исследованы упругие деформации в контуре волоконно-оптического гироскопа, которые являются одним из источников возникновения фиктивной угловой скорости. С целью нахождения локальных деформаций в световоде решена задача стационарной термоупругости для структурно неоднородного волоконного контура. В качестве нагрузки принято термическое воздействие на объект исследования. Задача численно решена методом конечных элементов в программном комплексе ANSYS. Представлены распределения расчетных деформаций вдоль волокна. С помощью оптического импульсного анализатора экспериментально установлены сдвиги бриллюэновских частот при двух значениях температуры, из которых получено распределение деформаций. Расчетные значения сопоставлены с экспериментальными данными. Путем вычисления функционала невязки проведена количественная оценка отклонения расчетной кривой от экспериментальной, которая показала удовлетворительное совпадение.
734
Представлены аналитические выражения, характеризующие точность определения параметров движения центра масс космического робота, который совершает полет на малом расстоянии от пассивного орбитального объекта. Исследования базируются на теории аналитического оценивания точности автономных навигационных систем и отличаются применением совместных измерений угловых и линейных навигационных параметров, производимых с помощью наземных и бортовых измерительных средств. Расчеты выполнены на примере измерений первичных навигационных параметров, получаемых с помощью астрономического угломера и дальномера. Приведены результаты, подтверждающие, что с помощью этих измерительных средств обеспечивается определение всех параметров, характеризующих движение центра масс космического робота. В аналитическом виде получены ковариационные матрицы погрешностей навигации космического робота, позволяющие сформировать состав измерительных средств космического робота на этапе обоснования его технического облика.

ПРИБОРЫ ТОЧНОЙ МЕХАНИКИ

742
Представлена трехленточная упругая опора вращения с регулируемым противодействующим моментом и регулируемой соосностью элементов вращения. Конструкция опоры позволяет обеспечить квазинулевой противодействующий момент в малом угле отклонения. Отсутствие универсальных формул для расчета опоры затрудняет вычисление ее геометрических размеров. Методами теории упругости с применением обобщенного закона Гука получены выражения крутильной, осевой и радиальной жесткости опоры. Получены аналитические выражения обобщенных реакций упругих элементов и формулы для расчета жесткостей опоры. Для подтверждения полученных результатов использован подвес с шестью упругими лентами, которые снабжены устройствами, создающими усилие растяжения-сжатия и одновременно регулирующими соосность вращающихся элементов. Результаты эксперимента полностью подтвердили основные теоретические выводы. Полученные выражения могут быть использованы при создании упругих подвесов в точном приборостроении.

ОПТИЧЕСКИЕ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ

МЕТОД ДВАЖДЫ СКРЕЩЕННОЙ ДИСПЕРСИИ Панчук В. Е., Клочкова В. Г., Юшкин М. В., Сендзикас Е. Г., Марченко Д. В.
753
При наблюдении звезд со спектральным разрешением R=λ/δλ>200 000 возможно исследовать новые эффекты и явления в звездных атмосферах, околозвездных оболочках и межзвездной среде. Представлены некоторые астрофизические задачи, для решения которых требуется выполнить наблюдения с R≥200 000. При фиксированной угловой ширине щели s величина спектрального разрешения призменного или дифракционного спектрографа прямо пропорциональна диаметру коллимированного пучка d в спектрографе и обратно пропорциональна диаметру телескопа D. Размеры нарезных дифракционных решеток с профилированным штрихом достигли технологических пределов, поэтому резервы увеличения d исчерпаны. Для регистрации спектров звезд с высоким и сверхвысоким разрешением перспективным является использование интерферометра Фабри—Перо (ИФП) в сочетании с дифракционным спектрографом. С целью увеличения числа одновременно регистрируемых элементов спектра рассматривается схема, в которой для пространственного разведения порядков ИФП используется спектрограф скрещенной дисперсии (эшелле-спектрограф). В этом случае можно говорить о методе дважды скрещенной дисперсии (ДСД). Обсуждаются некоторые технические реализации и особенности применения метода ДСД на 6-метровом телескопе БТА. Рассматриваются вопросы математической обработки сигнала.
764
С целью исправления сферической аберрации предлагается использовать осевое распределение показателя преломления в стеклянной линзе. Обоснована требуемая функция распределения показателя преломления по поверхности линзы, обеспечивающая исправление сферической аберрации при удаленном предмете для различных относительных отверстий линзы. Показано определяющее значение углового коэффициента наклона осевого распределения показателя преломления при исправлении сферической аберрации. При изготовлении оптических элементов с лучшими светопередающими характеристиками перспективно использование градиентных сред.

НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ

770
Рассматривается актуальная задача контроля метрологических характеристик измерительных средств систем управления космических аппаратов в процессе орбитального полета. Решение этой задачи выполнено на примере маятникового акселерометра компенсационного типа. Сформированы тестовые воздействия в цепи обратной связи акселерометра, проанализирована переходная характеристика выходных сигналов акселерометра, являющаяся реакцией на эти тестовые воздействия. Разработанный метод автономной косвенной идентификации коэффициента преобразования маятникового компенсационного акселерометра на основе итерационной процедуры уточнения эталонной модели отличается применением аналитических выражений для переходного процесса при тестовых воздействиях. Представлены численные результаты, подтверждающие, что применение разработанного метода позволяет встроенными аппаратно-программными средствами с высокой точностью определить изменяющийся коэффициент преобразования компенсационного акселерометра в условиях орбитального полета.
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОДСОЛНЕЧНЫХ МАСЕЛ РАЗЛИЧНОГО СОСТАВА Лукьянов Г. Н., Ковальский И. С., Волков С. М., Лисицын А. Н., Федоров А. В.
781
Потребности в растительном масле неуклонно растут, а значит, увеличивается объем производства. Кроме того, растительное масло занимает внушительный сегмент экспорта. Рост объемов производства растительных масел требует новых способов управления технологическими процессами. Конкурентоспособными могут стать принципиально новые методы определения качественных показателей растительных масел на всех стадиях производства. Новые возможности открывают электрофизические методы. Хотя их суть известна достаточно давно, к практической реализации ученые приблизились только в наше время. Это объясняется возможностями и доступностью современной измерительной, аналитической, вычислительной техники и программного обеспечения. Для исследований применялись специально созданная электрофизическая экспериментальная установка и хроматограф Bruker „Scion 436-GC“. Установлена связь между жирнокислотным составом масел и скоростью изменения амплитуды напряжения при определенных частотах сигнала. Обоснована возможность применения электрофизических динамических методов определения качественных показателей растительных масел с целью создания на их базе сравнительно недорогих и надежных устройств для управления технологическими процессами.
787
Исследованы алгоритмы интерпретации правил визуализации векторных электронных навигационных карт, соответствующих международному стандарту S101. Подробно обсуждаются преимущества и недостатки рассмотренных алгоритмов. Рассмотрена структура электронных карт и правил визуализации, в частности классификация объектов карты, их свойства и способы отображения. Предложена модификация алгоритма программной интерпретации правил визуализации, в которой реализована их предварительная конвертация в исполняемые инструкции. Представлена схема алгоритма предварительной конвертации правил визуализации. Предложенная модификация позволяет избежать дополнительной обработки правил при выборе инструкций визуализации и, таким образом, повысить производительность программного обеспечения. Рассмотрены особенности предложенного алгоритма в сравнении с аналогами, наиболее важной из которых является необходимость поставки сопровождающего программного обеспечения. Проведено экспериментальное сравнение времени визуализации электронных карт, содержащих различное количество объектов разных типов. Показано, что применение предварительной конвертации правил позволяет получить выигрыш в производительности программного обеспечения для визуализации векторных электронных навигационных карт более чем на 15 % по сравнению с алгоритмом программной интерпретации правил визуализации. Предложенный алгоритм рекомендован к использованию в современных навигационно-информационных системах.

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

793
Рассмотрен механизм сухого трения, основанный на использовании теории упругой устойчивости с ее удачной концепцией устойчивости и критической силы. Активно использовались методы теории катастроф для оценки закритического состояния элементов микроконтактов с последующей оценкой возможных перемещений и завершающим вычислением коэффициентов трения. Указано на целесообразность включения в качестве основных процессов бифуркационной составляющей трения.
797
Представлен опыт разработки комплекса специализированного стендового оборудования для контроля частотных характеристик микромеханических гироскопов, акселерометров и инерциальных модулей на их основе. Проанализированы особенности конструкции стендов и тенденции их развития.